JP2003015078A - フルカラービデオプロジェクタシステムおよび反射マイクロミラーライトバルブ - Google Patents

フルカラービデオプロジェクタシステムおよび反射マイクロミラーライトバルブ

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JP2003015078A JP2002139553A JP2002139553A JP2003015078A JP 2003015078 A JP2003015078 A JP 2003015078A JP 2002139553 A JP2002139553 A JP 2002139553A JP 2002139553 A JP2002139553 A JP 2002139553A JP 2003015078 A JP2003015078 A JP 2003015078A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 より複雑かつ高価な従来のシステムに劣らな
い、画像解像度および輝度を呈する、単一ライトバルブ
構成を含む光学系を提供する。 【解決手段】 本発明のフルカラービデオプロジェクタ
システム１１は、光源を、複数個のスプレー状のダイク
ロイック反射鏡１４、レンチキュラレンズアレイ２４、
リレー光学手段３４と、単一マイクロミラー、複数個の
サブピクセル反射体を有するライトバルブ３６、投影レ
ンズ３７および投影スクリーンとともに使用し、好まし
くは前記光源１２は、アーク灯または複数個の発光ダイ
オード、あるいは複数個のレーザ発光器により提供され
るようなフルスペクトル出力を有するものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数個のサブピク
セル反射体を有する単一ライトバルブを用いた大型スク
リーンのフルカラービデオプロジェクタ用の光学系に関
する。特に、本発明は、複数個の主要色のサブピクセル
反射体を含む単一ライトバルブが、プロジェクタスクリ
ーンにフルカラーピクセルの選択的な照射を行うビデオ
プロジェクタのフルカラー照射システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】既存のライトバルブ型ビデオプロジェク
タの光学系は、通常、アーク灯のような単一光源を使用
して投影スクリーンの照射を行う。光源の出力は、ま
ず、色分解を受けて、赤、緑、青の色光（beam）が生成
される。分解された色光は次にそれぞれのライトバルブ
に導かれ、３個のライトバブルのそれぞれから得られた
照射が再合成されてスクリーンに投影される。色分解、
複数個のライトバルブによる各色光の情報変調および３
つの光線の再合成を実現するために使用される光学は複
雑であり、実施にコストがかかる可能性がある。さら
に、多重ライトバルブ系に追加の素子 が必要であるた
め、当該系を透過し、最終的にスクリーンに投影される
光の強度の点からも非効率的なままである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】したがって、ビデオ投
影システムのフルカラー画像の生成において単純かつ効
率的な光学照射系の必要がある。また、単一ライトバル
ブのみにより、ビデオ投影システムにおいて使用される
三原色の色光を制御する光学照射系の必要がある。さら
に、製造が安価であり、かつより高価な３個のライトバ
ルブ系により提供されるものに劣らない輝度および画像
品質を提供する単一ライトバルブ光学系の必要がある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明のフルカラービデ
オプロジェクタシステムは、従来の光源を、複数個のス
プレー状のダイクロイック反射鏡、レンチキュラレンズ
アレイ、リレー光学手段と、単一マイクロミラー、複数
個のサブピクセル反射体を有するライトバルブ、投影レ
ンズおよび投影スクリーンとともに使用する。
【０００５】好ましくは、光源は、アーク灯または複数
個の発光ダイオード、あるいは複数個のレーザ発光器に
より提供されるようなフルスペクトル出力を有する。光
源の出力は、集光レンズを通過すると集束される。集束
された光は、赤、緑、青の各ダイクロイック反射カラー
フィルタのアレイに向かう第１の方向に導かれる。上記
カラーフィルタはスプレー状に、隣接するフィルタの面
同士の角度が小さく、かつ等しくなるように配列されて
いる。上記フィルタは、一色を選択的に反射し、光スペ
クトルの残りの部分を通過させる。この配列によりフル
スペクトル光の入射を入れ替える（permute）ことがで
き、赤、緑、青の主原色に波長がそれぞれ対応する３つ
の分離した、僅かに集束する光が生成される。また、こ
れらの反射カラーフィルタは、次に概して第２の方向に
向けられるように３つの色光の向きを変える。
【０００６】集光レンズは、反射および変向された三原
色の色光を、横向きに配置されたレンチキュラレンズア
レイを通して合焦させる。このアレイは、並列かつ面一
に配列された複数個の長形シリンドリカルレンズで構成
される。レンチキュラレンズアレイは、焦点面の下流側
に合焦される三原色ストライプの反復照射パターンを生
成する。
【０００７】さらに下流側の開口は、下流側の光学手段
の受光角を越えないように、照射光の横方向に分岐した
部分を遮断する。この外部光(extraneous light)を除去
することによって高コントラストの投影画像が維持され
る。
【０００８】下流側のリレー光学手段により照射光が再
び合焦される。リレー光学手段も、単一のマイクロミラ
ーライトバルブにおいて、第３の方向に上記パターンの
向きを変える。リレー光学手段は、焦点面とライトバル
ブの間に配置され、元の照射パターンとライトバルブを
中継したパターンの間に一対一の関係を与える。ライト
バルブは、複数個のフルカラー画面ピクセルを含む。該
ピクセルは、レンチキュラレンズアレイにより出力され
るカラーストリップ照射パターンの寸法、形状および順
序に対応する列と行に配列される。フルカラーピクセル
は、３つのサブピクセルマイクロミラー反射体をそれぞ
れ含む。フルカラーピクセルにおける各サブピクセル
は、赤、緑または青の各入射光のいずれかを専ら反射す
る。
【０００９】ライトバルブアドレス回路は、対応するビ
デオ画像情報にしたがって、適切なサブピクセルを駆動
して入射光エネルギーを第４の方向または第５の方向に
反射する。サブピクセルが駆動される場合、入射光エネ
ルギーは投影レンズに向かう第４の方向に反射される。
投影レンズは、この照射サブピクセルを投影スクリーン
上で合焦する。サブピクセルが駆動されない場合、入射
光エネルギーは投影レンズおよびスクリーンから離れる
第５の方向に反射される。
【００１０】すなわち、本発明の第１の態様は、フルカ
ラービデオプロジェクタシステム１１であって、（ａ）
第１の方向にフルスペクトル光を生成する光源１２と、
（ｂ）前記光源１２から下流側に配置され、かつ前記ス
ペクトル光を赤、緑および青の色光成分（beam compone
nt）１９、２１、２２に分離して第２の方向に向け直す
(redirect)ように配置される赤、緑および青の各ダイク
ロイック反射カラーフィルタ１６、１７、１８のスプレ
ー状アレイ(splayed array)１４と、（ｃ）前記第２の
方向に進む前記色光成分１９、２１、２２を横断(trans
verse)するレンチキュラレンズアレイ２４であって、並
列かつ面一に配列された、レンズアレイ焦点面３３にお
いて赤、緑および青のカラーストライプ照射パターン２
９、３１、３２をそれぞれ出力する複数個の長形シリン
ドリカルレンズ２７で構成されるレンチキュラレンズア
レイ２４と、（ｄ）前記第２の方向において前記レンズ
アレイ焦点面３３から下流側に配置され、前記赤、緑お
よび青の照射パターンの入射合成（incident componen
t）を第３の方向に向け直すリレー光学手段(relay opti
c)３４と、（ｅ）前記第３の方向において前記リレー光
学手段３４から下流側に配置され、フルカラービデオ画
像においてフルカラー画面ピクセル４２ごとに３つのサ
ブピクセル４３、４４、４６を含む反射マイクロミラー
ライトバルブ３６であって、前記画面ピクセル４２は、
前記レンチキュラレンズアレイにより出力される前記カ
ラーストライプ照射パターン２９、３１、３２の寸法と
形状に対応する並列ストライプ状に配列され、前記サブ
ピクセルはそれぞれ、前記カラーストライプ照射パター
ンの対応部分が第４の方向に反射される駆動状態（actu
ated state）と、前記カラーストライプ照射パターンの
対応部分が第５の方向５６に反射される駆動されない状
態とを有する、反射マイクロミラーライトバルブ３６
と、（ｆ）前記ライトバルブ３６の方に向けられる入力
ポート５３と、投影スクリーン５４の方に向けられて該
投影スクリーン上で合焦される出力ポートとを有する投
影レンズ３７と、（ｇ）前記サブピクセル４３、４４、
４６のそれぞれに相互接続されるライトバルブアドレス
回路４７、４８、４９であって、対応するビデオ画像情
報にしたがって、適当な前記サブピクセル４３、４４、
４６を駆動して、前記第４の方向における、かつ前記投
影レンズ３７の前記入力ポート５３上の前記カラースト
ライプ照射パターン２９、３１、３２の対応部分の方向
を変えるライトバルブアドレス回路４７、４８、４９
と、を備えるプロジェクタシステムを提供する。この第
１の態様では、前記第２の方向において前記焦点面３３
と前記リレー光学手段３４の間に設けられ、前記赤、緑
および青の色光成分１９、２１、２２の選択された部分
を通過させる大きさの開口４１を有する光学絞り３９を
さらに備えることができる。また、前記赤および緑のカ
ラーフィルタ１６、１７、１８は所定の角度２３で広が
り、前記緑および青のカラーフィルタは前記所定の角度
２３で広がる態様がある。さらに、前記ライトバルブア
ドレス回路は、列駆動回路（column driver）４８およ
び行駆動回路(row driver)４９に接続されるライトバル
ブコントローラ４７を含み、前記列駆動回路４８は前記
サブピクセル４３、４４、４６のそれぞれに設けた１個
の接続部に接続され、前記行駆動回路４９は前記サブピ
クセル４３、４４、４６のそれぞれに設けた別の接続部
に接続される態様がある。
【００１１】本発明の第２の態様は、フルカラービデオ
プロジェクタシステム１１であって、（ａ）第１の方向
にフルスペクトル光を生成する光源１２と、（ｂ）前記
光源１２から下流側に配置され、前記スペクトル光を
赤、緑および青の色光成分１９、２１、２２に分離して
第２の方向に向け直す手段１４と、（ｃ）前記第２の方
向に進む前記色光成分を横断するように配置される、焦
点面３３において赤、緑および青のカラーストライプ照
射パターン２９、３１、３２を出力する手段２４と、
（ｅ）前記第２の方向において前記レンズアレイ焦点面
３３から下流側に配置され、前記赤、緑および青の照射
パターンの入射合成を第３の方向に向け直す光学リレー
手段３４と、（ｆ）前記第３の方向において前記リレー
手段３４から下流側に配置され、第４の方向または第５
の方向５６のいずれかに前記カラーストライプ照射パタ
ーンの少なくとも一部を交互に反射するライトバルブ手
段３６と、（ｈ）前記ライトバルブ手段３６の方に向け
られる入力ポート５３と、投影スクリーン５４の方に向
けられて該投影スクリーン上で合焦される出力ポートと
を有する投影レンズ３７と、（ｇ）ビデオ画像に対応す
る変調情報にしたがって、前記第４の方向における前記
カラーストライプ照射パターンの少なくとも一部を前記
投影レンズ３７の前記入力ポート５３に反射させる前記
ライトバルブ手段３６を制御する手段４７、４８、４９
と、を備えるプロジェクタシステムを提供する。この第
２の態様では、前記ライトバルブ手段３６は、フルカラ
ービデオ画像に対応する複数個のフルカラー画面ピクセ
ル４２を含み、該画面ピクセル４２を、前記カラースト
ライプ照射パターンの寸法と形状に対応する並列ストラ
イプ状に配列することができる。また、前記画面ピクセ
ル４２はそれぞれ、前記カラーストライプ照射パターン
２９、３１、３２の少なくとも一部が前記第４の方向に
反射される駆動状態と、前記カラーストライプ照射パタ
ーン２９、３１、３２の少なくとも一部が前記第５の方
向に反射される駆動されない状態とをそれぞれが有する
３個のサブピクセル４３、４４、４６を含む態様があ
る。さらに、前記第２の方向において前記焦点面３３と
前記リレー光学手段３４との間に設けられ、前記赤、緑
および青の色光成分１９、２１、２２の選択された部分
を通過させる大きさの開口４１を有する光学絞り３９を
さらに備えることができる。
【００１２】本発明の第３の態様は、複数個のフルカラ
ー画面ピクセル４２を備える反射マイクロミラーライト
バルブ３６であって、該フルカラー画面ピクセル４２は
エンド・ツー・エンドで配列され、カラーストライプ照
射パターンの寸法と形状に対応する並列ストライプを形
成し、前記画面ピクセル４２はそれぞれ、前記カラース
トライプ照射パターンの少なくとも一部が一方向に反射
される駆動状態と、前記カラーストライプ照射パターン
の少なくとも一部が別の方向に反射される駆動されない
状態とをそれぞれが有する反射面を含む３個のサブピク
セル４３、４４、４６を含む、反射マイクロミラーライ
トバルブを提供する。この第３の態様では、前記サブピ
クセル４３、４４、４６のそれぞれに相互接続し、かつ
適当な前記サブピクセル４３、４４、４６をビデオ画像
に対応するデータにしたがって駆動するライトバルブア
ドレス回路４７、４８、４９をさらに備えることができ
る。
【００１３】
【発明の実施の形態】次に図１を参照すると、本発明の
光学系１１は、好ましくはフルスペクトル出力を有する
光源１２を使用する。光源１２は、図示のようにアーク
灯、または他の同等の照明装置とすることができる。例
として、複数個の発光ダイオードまたはレーザ発光器の
適当な組み合わせが挙げられる。光源の出力光は、第１
の方向においてライトインテグレータ２０を通過する。
インテグレータ２０の目的は、光源１２の出力を分散
し、光の全幅を通して略同一の強度となるようにするこ
とである。このインテグレータは、日本のセイコーエプ
ソン株式会社により製造され、Epson PowerLite 5000ま
たは7000シリーズ マルチメディアプロジェクタに使用
されるような従来の設計とすることができる。
【００１４】インテグレータ２０の出力は、同じ第１の
方向において集光レンズ１３により合焦される。合焦さ
れた光波出力１５は、青のダイクロイック反射フィルタ
１６、緑のダイクロイック反射フィルタ１７および赤の
ダイクロイック反射フィルタ１８から構成されるスプレ
ー状の反射鏡アレイ１４に当たる。図１に示すように、
赤フィルタ１８は赤色光１９を反射するが、緑色光２１
および青色光２２は通過させる。緑フィルタ１７は少な
くとも緑色光２１を反射するが、青色光２２を通過させ
る。青フィルタ１６は少なくとも青色光２２を反射する
が、フルスペクトル反射鏡としてもよい。本明細書にお
いてより明らかになるように、上記色光の特定順序は全
体として任意であり、適正に動作するために下流側の素
子が光学系と対応して配列されていればよい。
【００１５】ダイクロイック反射フィルタは小さい所定
の分離角(separation angle)２３だけ広がり、主要色の
それぞれが、隣接する主要色の色光に対して同一角で伝
搬する別々の複数の色光を生成する。一般に、上記色光
間の角間隔は同一とすべきであり、その角度は下流側の
光学手段の受光角の約１／ｎｔｈとすべきであり、ここ
でｎは主要色の数である。
【００１６】ダイクロイック反射フィルタは本願におい
て好ましいが、これは吸収によってではなく干渉に基づ
いて特定の波長を選択的に通過および反射することによ
る。これにより、本明細書において光学系の光出力効率
が全体として増大する。適切なダイクロック反射フィル
タは、「カラーバンド色分離フィルタ(Colorband Color
Separation Filters)」の製品名でカリフォルニア州サ
ンタローザに所在するＯＣＬＩ社により製造されてい
る。
【００１７】分離および集束した赤、緑および青の主要
色の色光はレンチキュラレンズアレイ２４に当たる。レ
ンチキュラレンズアレイ２４は、透明基板２６の上に複
数個の長形シリンドリカルレンズ２７が並列かつ面一に
配列されて構成される。明確の目的で、図にはレンズ２
７の代表的な番号のみ示す。実際の系では、当該系の解
像度要件に合致するようにかかるレンズをこれより多く
する。
【００１８】シリンダ２７は、入射した赤、緑および青
の主要色の色光が合焦して対応する反復性のストライプ
上のカラーパターンを形成するような焦点距離２８を有
する。図４に示すように、上記パターンは、赤のストラ
イプ２９と、緑のストライプ３１と、青のストライプ３
２として現れ、すべて照射ストライプ焦点面３３に設け
られる。得られた主要色のストライプの反復パターン
は、ストライプ焦点面３３の正面図を表した図４に最も
よく示される。これらの同一のストライプは、図２にお
いて、それぞれ青、緑、赤のストライプに対応するＢ、
Ｇ、Ｒの文字で識別される。なお、レンチキュラレンズ
アレイ２４を通過した後、各主要色光群における色光の
順序を逆にする。
【００１９】レンチキュラレンズアレイ２４の光学特性
は、上流側素子の光学手段と協動して、隣接するストラ
イプ間に暗領域がほとんどまたは全くない、ほぼ不確定
的である(contingent)ような寸法の照射ストライプを焦
点面に生成する。光源の角分散特性(angular spread ch
aracteristic)により、該アレイの焦点面に生成された
各色のストライプに対して有限の幅があることが基本で
ある。しかしながら、各レンズ２７は三原色を物理的に
分離した状態で同時に通過させなければならないため、
その結果、単色光を通過させるのに必要な角度の三倍以
上、光も分散されることは不可避である。これは、カラ
ーホイールまたは他の順次光周波数照明装置(sequentia
l light frequency illuminator)を使用することにより
１つの単色光を一度に通過させるだけで済む従来技術の
系の動作と対照をなす。
【００２０】このストライプ状の照射パターンの角分散
は、レンチキュラレンズアレイ２４から下流側にある光
学素子の一意の実施要件を提示する。たとえば、本系１
１は、リレー光学手段３４と、マイクロミラーライトバ
ルブ３６と、投影レンズ３７とを使用し、これらはすべ
てアレイ２４の下流側にある。リレー光学手段の許容半
角(acceptance half-angle)は投影レンズ３７と一致す
るように選択されることが好ましい。この許容半角の外
側に向かう（fall）光は、本系内の光学絞り(optical s
top)により本系を経由して投影画像まで到達しない。本
系において、上記の目的により第１の光学絞り３８が投
影レンズ３７内部に設けられる。さらなる実施要件とし
て、本例のように投影システムがマイクロミラーライト
バルブを使用する場合、許容半角の最大値はマイクロミ
ラーの動きの範囲を超えることはあり得ない。
【００２１】この問題に対処するために、本系は第２の
光学絞り３９をレンチキュラレンズアレイ２４とリレー
光学手段３４の間に介在させる。第２の絞り３９は、レ
ンチキュラレンズアレイ２４から出力された照射のある
部分のみが通過できるような大きさの開口４１を含む。
図３に最も明確に示すように、開口４１は赤色光１９の
左側１／３部分、緑色光２１の中央１／３部分、そして
青色光２２の右側１／３部分を通過させる。上記色光の
残りの部分は絞り３９により遮断されるため、下流側の
光学素子を通過することができない。これによりレンチ
キュラレンズアレイの出力の２／３の損失を招くが、正
味出力は、カラーホイールを使用する単一カラーシステ
ムと同一である。
【００２２】次に図１を再び参照すると、レンチキュラ
レンズアレイ２４により出力されたカラーストライプ照
射の入射合成は、リレー光学手段３４により第３の方向
に向け直され、単一マイクロミラーライトバルブ３６に
おいて合焦される。図１に示すリレー光学３４は少なく
とも１個の反射素子を内蔵するが、反射または回折、あ
るいはこれらの組み合わせ等、いずれの種類の結像光学
手段を使用してもよい。リレー光学手段の特性は、焦点
面３３のストライプをライトバルブ３６の面に一対一の
割合で、かつ反転の関係で画像形成（image）すること
である。より詳細を後述するように、この割合を使用す
ることで、レンチキュラレンズにより生成されたカラー
ストライプが、確実にライトバルブ３６内部の対応する
反射素子と適正に整合される。
【００２３】ライトバルブ３６は、複数個のフルカラー
画面ピクセル４２が、光学系１１の各素子の向きに応じ
て列状あるいは円柱ストライプ状に配列される。図５に
示す好ましい実施形態における画面ピクセル４２は、並
列の垂直ストライプ状に配列される。画面ピクセル４２
はそれぞれ、赤のサブピクセル４３と、緑のサブピクセ
ル４４と、青のサブピクセル４６とを含む。
【００２４】サブピクセル４３、４４および４６は略矩
形形状であり、３つのサブピクセルが側方に(side-to-s
ide)グループ化された場合に、対応する画面ピクセル４
２が方形形状となるような大きさである。さらに、上記
サブピクセルは、レンチキュラレンズアレイ２４により
出力されたカラーストライプ照射にちょうど対応するよ
うな寸法、形状および順序が定められている。そして、
ライトバルブ３６の全体形状および寸法は、焦点面３３
におけるカラーストライプパターンにも密に対応してい
る。
【００２５】カラーストライプ照射パターンの物理的特
性およびライトバルブ３６における画面ピクセルおよび
サブピクセルの配列の物理的属性が一致する結果、カラ
ーストライプとライトバルブにおけるそれぞれのカラー
サブピクセルの間に完璧な整合および対応がある。後述
するように、この対応は、ライトバルブ３６に表示され
るストライプ画像を、サブピクセルのそれぞれに提供さ
れたフルカラー画像情報から適宜変調するようにしてい
る。
【００２６】図５に示すように、ライトバルブコントロ
ーラ４７は、列駆動回路４８と行駆動回路４９に接続さ
れる。各マイクロミラーサブピクセルは２つの電気接続
部を有する。これらの２つの接続部の一方に接触するた
めに列駆動線５１が各列のサブピクセルごとに設けられ
る。同様に行駆動線５２は、行駆動回路４９から延在し
てサブピクセルごとに２つの接続部の他方に相互接続す
る。ビデオデータに応答して、ライトバルブコントロー
ラ４７は、選択されたサブピクセルに接触する１本の行
および列の駆動線を付勢することによって特定のサブピ
クセルを駆動する。ライトバルブにおけるすべてのサブ
ピクセルは、付勢信号により行および列中を連続して段
階的に進む(step through)ことによってアドレス指定お
よび「リフレッシュ」される。通常、アドレス回路は、
行および列の駆動回路がメモリを設け、「リフレッシ
ュ」動作を高速化するためにアドレス指定（addressin
g）を行と列を一斉に終了できるように構成される。こ
のように、所与の主要色の照射を受け取るピクセルは、
ライトバルブコントローラ４８により適正に駆動され、
正しい画像情報が各ピクセルから反映される。
【００２７】ライトバルブ３６は、静電力により、ある
いは付勢された圧電材料により生成される力により動作
するもの等、いずれの種類のマイクロミラー構成を含ん
でもよい。本発明を実施する際に使用可能な上記マイク
ロミラーライトバルブの構成および動作は当業者に周知
であり、本明細書においてさらに詳細に説明する必要は
ない。たとえば、１つの種類のマイクロミラーライトバ
ルブは、テキサス州ダラスに所在するテキサスインスツ
ルメンツ社（Texas Instruments Incorporated）に譲渡
された米国特許第４，６１５，５９５号および同第５，
０６１，０４９号に教示される。上記‘５９５特許およ
び‘０４９特許は、空間的光変調器における静電的に偏
向されたマイクロミラーを説明している。ねじれヒンジ
により懸垂され、かつ静電力により偏向されたマイクロ
ミラーを示す第２の種類の空間ライトバルブまたは変調
器は、カリフォルニア州パロアルトに所在するリフレク
ティビティ社（Reflectivity,Inc）に譲渡された米国特
許第５，８３５，２５６号に開示されている。励起され
た圧電結晶により偏向可能な反射面を使用するさらに別
の種類のライトバルブは、カリフォルニア州エルセグン
ドに所在するオーラシステム社(Aura System,Inc)に譲
渡された米国特許第５，１２６，８３６号に示される。
【００２８】そのマイクロミラーを移動、偏向または再
配向する特定の機構にかかわらず、各ライトバルブまた
は光変調器は略同一の方法で動作する。各可動マイクロ
ミラーは、入射光を選択的に反射することにより変調可
能である。各マイクロミラーは、第１の状態または配向
と、第２の状態または配向とを有する。通常、第１と第
２の状態のマイクロミラーの角配向の差は１０〜２０度
の範囲である。通常「オン」状態と呼ばれる第１の状態
において、駆動されたマイクロミラーは光を第４の方向
に反射し、この場合、投影レンズ３７の入力ポート５３
に向ける。その後、光は光学絞り３８を通過し、投影ス
クリーン５４において合焦され、ビデオ画像の照射部分
を形成する。
【００２９】「オフ」状態と呼ばれるマイクロミラーの
第２の状態において、選択された光は、投影スクリーン
に当たらないようにライトバルブ３６の１つ以上のサブ
ピクセルから第５の方向に反射される。参照符号５６で
表される色光の破線表現は、第５の方向に向かう場合の
光の全体的な方向を示す。このように偏向される光によ
り、投影スクリーン上の対応するサブピクセル領域は、
それぞれのサブピクセルが再び駆動されるまで暗い状態
である。投影スクリーン上の照射されたサブピクセル領
域と暗サブピクセル領域を組み合わせることにより、合
成ビデオ画像が形成される。
【００３０】
【発明の効果】本発明により、上記したフルカラービデ
オプロジェクタの改良型光学系が提供される。また、各
ピクセルが赤、緑および青の分離サブピクセル反射体を
有する複数個のフルカラーピクセルを含むライトバルブ
構成が提供される。このような本発明による単一ライト
バルブ構成を含む光学系によれば、より複雑かつ高価な
従来のシステムにより提供されるものに劣らない、画像
解像度および輝度を呈する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光学系の主要な素子の模式図であり、
当該系の通過により生成され、入れ替えられ(permutat
e)、合焦され、変調される代表的な光の分類を示す。
【図２】レンチキュラレンズアレイを拡大した平面図で
あって、主要色の照射パターンがある下流側の焦点面を
示す。
【図３】焦点面からすぐ下流側の領域の模式図であっ
て、色光の横方向部分が開口により選択的に遮断される
様子を示す。
【図４】図１の線４−４で切断された正面図であり、そ
れぞれのストライプが、レンチキュラレンズアレイから
下流側の焦点面に存在する主要色のそれぞれに対応する
三色ストライプの群の反復パターンを示す。
【図５】各ピクセルが３個のサブピクセルマイクロミラ
ー反射体で構成される、複数個のピクセルを含むライト
バルブおよび関連の制御および駆動回路の正面図であ
る。
【符号の説明】
１１ フルカラービデオプロジェクタシステム １２ 光源 １４ スプレー状アレイ １６、１７、１８ 赤、緑および青の各ダイクロイッ
ク反射カラーフィルタ １９、２１、２２ 赤、緑、青の色光成分 ２９、３１、３２ 赤、緑および青のカラーストライ
プ照射パターン ３３ 焦点面 ３４ リレー光学手段 ３６ 反射マイクロミラーライトバルブ ３７ 投影レンズ ３９ 光学絞り ４１ 開口 ４３、４４、４６ サブピクセル ４７ ライトバルブコントローラ ４８ 列駆動回路 ４９ 行駆動回路 ５３ 入力ポート ５４ 投影スクリーン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2K103 AA01 AA07 AA16 AB07 BB01 BC07 BC25 BC29 BC34 BC37

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 フルカラービデオプロジェクタシステム
    であって、（ａ）第１の方向にフルスペクトル光を生成
    する光源と、（ｂ）前記光源から下流側に配置され、か
    つ前記スペクトル光を赤、緑および青の色光成分に分離
    して第２の方向に向け直すように配置される赤、緑およ
    び青の各ダイクロイック反射カラーフィルタのスプレー
    状アレイと、（ｃ）前記第２の方向に進む前記色光成分
    を横断するレンチキュラレンズアレイであって、並列か
    つ面一に配列された、レンズアレイ焦点面において赤、
    緑および青のカラーストライプ照射パターンをそれぞれ
    出力する複数個の長形シリンドリカルレンズで構成され
    るレンチキュラレンズアレイと、（ｄ）前記第２の方向
    において前記レンズアレイ焦点面から下流側に配置さ
    れ、前記赤、緑および青の照射パターンの入射合成を第
    ３の方向に向け直すリレー光学手段と、（ｅ）前記第３
    の方向において前記リレー光学手段から下流側に配置さ
    れ、フルカラービデオ画像においてフルカラー画面ピク
    セルごとに３つのサブピクセルを含む反射マイクロミラ
    ーライトバルブであって、前記画面ピクセルは、前記レ
    ンチキュラレンズアレイにより出力される前記カラース
    トライプ照射パターンの寸法と形状に対応する並列スト
    ライプ状に配列され、前記サブピクセルはそれぞれ、前
    記カラーストライプ照射パターンの対応部分が第４の方
    向に反射される駆動状態と、前記カラーストライプ照射
    パターンの対応部分が第５の方向に反射される駆動され
    ない状態とを有する、反射マイクロミラーライトバルブ
    と、（ｆ）前記ライトバルブの方に向けられる入力ポー
    トと、投影スクリーンの方に向けられて該投影スクリー
    ン上で合焦される出力ポートとを有する投影レンズと、
    （ｇ）前記サブピクセルのそれぞれに相互接続されるラ
    イトバルブアドレス回路であって、対応するビデオ画像
    情報にしたがって、適当な前記サブピクセルを駆動し
    て、前記第４の方向における、かつ前記投影レンズの前
    記入力ポート上の前記カラーストライプ照射パターンの
    対応部分の方向を変えるライトバルブアドレス回路と、
    を備えるプロジェクタシステム。
  2. 【請求項２】 前記第２の方向において前記焦点面と前
    記リレー光学手段の間に設けられ、前記赤、緑および青
    の色光成分の選択された部分を通過させる大きさの開口
    を有する光学絞りをさらに備える、請求項１記載のプロ
    ジェクタシステム。
  3. 【請求項３】 前記赤および緑のカラーフィルタは所定
    の角度で広がり、前記緑および青のカラーフィルタは前
    記所定の角度で広がる、請求項１記載のプロジェクタシ
    ステム。
  4. 【請求項４】 前記ライトバルブアドレス回路は、列駆
    動回路および行駆動回路に接続されるライトバルブコン
    トローラを含み、前記列駆動回路は前記サブピクセルの
    それぞれに設けた１個の接続部に接続され、前記行駆動
    回路は前記サブピクセルのそれぞれに設けた別の接続部
    に接続される、請求項１記載のプロジェクタシステム。
  5. 【請求項５】 フルカラービデオプロジェクタシステム
    であって、（ａ）第１の方向にフルスペクトル光を生成
    する光源と、（ｂ）前記光源から下流側に配置され、前
    記スペクトル光を赤、緑および青の色光成分に分離して
    第２の方向に向け直す手段と、（ｃ）前記第２の方向に
    進む前記色光成分を横断するように配置される、焦点面
    において赤、緑および青のカラーストライプ照射パター
    ンを出力する手段と、（ｅ）前記第２の方向において前
    記レンズアレイ焦点面から下流側に配置され、前記赤、
    緑および青の照射パターンの入射合成を第３の方向に向
    け直す光学リレー手段と、（ｆ）前記第３の方向におい
    て前記リレー手段から下流側に配置され、第４の方向ま
    たは第５の方向のいずれかに前記カラーストライプ照射
    パターンの少なくとも一部を交互に反射するライトバル
    ブ手段と、（ｈ）前記ライトバルブ手段の方に向けられ
    る入力ポートと、投影スクリーンの方に向けられて該投
    影スクリーン上で合焦される出力ポートとを有する投影
    レンズと、（ｇ）ビデオ画像に対応する変調情報にした
    がって、前記第４の方向における前記カラーストライプ
    照射パターンの少なくとも一部を前記投影レンズの前記
    入力ポートに反射させる前記ライトバルブ手段を制御す
    る手段と、を備えるプロジェクタシステム。
  6. 【請求項６】 前記ライトバルブ手段は、フルカラービ
    デオ画像に対応する複数個のフルカラー画面ピクセルを
    含み、該画面ピクセルは、前記カラーストライプ照射パ
    ターンの寸法と形状に対応する並列ストライプ状に配列
    される、請求項５記載のプロジェクタシステム。
  7. 【請求項７】 前記画面ピクセルはそれぞれ、前記カラ
    ーストライプ照射パターンの少なくとも一部が前記第４
    の方向に反射される駆動状態と、前記カラーストライプ
    照射パターンの少なくとも一部が前記第５の方向に反射
    される駆動されない状態とをそれぞれが有する３個のサ
    ブピクセルを含む、請求項６記載のプロジェクタシステ
    ム。
  8. 【請求項８】 前記第２の方向において前記焦点面と前
    記リレー光学手段との間に設けられ、前記赤、緑および
    青の色光成分の選択された部分を通過させる大きさの開
    口を有する光学絞りをさらに備える、請求項５記載のプ
    ロジェクタシステム。
  9. 【請求項９】 複数個のフルカラー画面ピクセルを備え
    る反射マイクロミラーライトバルブであって、該フルカ
    ラー画面ピクセルはエンド・ツー・エンドで配列され、
    カラーストライプ照射パターンの寸法と形状に対応する
    並列ストライプを形成し、前記画面ピクセルはそれぞ
    れ、前記カラーストライプ照射パターンの少なくとも一
    部が一方向に反射される駆動状態と、前記カラーストラ
    イプ照射パターンの少なくとも一部が別の方向に反射さ
    れる駆動されない状態とをそれぞれが有する反射面を含
    む３個のサブピクセルを含む、反射マイクロミラーライ
    トバルブ。
  10. 【請求項１０】 前記サブピクセルのそれぞれに相互接
    続し、かつ適当な前記サブピクセルをビデオ画像に対応
    するデータにしたがって駆動するライトバルブアドレス
    回路をさらに備える、請求項９記載のライトバルブ。
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